c++ - 迭代和调用元组内的异构函数

Question

一般来说，我的问题如下:在编译时定义一系列异构函数指针(具有可能不同的数量)，稍后需要在运行时以任意顺序迭代和调用。

局限于C++，最合适的容器、迭代和调用机制是什么？

这个问题是由现实世界的情况引起的，我后来找到了一个更简单的解决方案，不涉及元组，但本质上更专业。

最初我尝试做这样的事情:

//type variables Y... have to be convertible to parameters of every function from the tuple std::tuple<T...> in order for this to compile
template<size_t n, typename... T, typename... Y>
void callFunNth(std::tuple<T...> &tpl, size_t i, Y... args) {
    if (i == n)
        std::get<n>(tpl)(args...); 
    else
        callFunNth<(n < sizeof...(T)-1? n+1 : 0)>(tpl, i, args...);
}
template<typename... T, typename... Y>
void  callFun(std::tuple<T...> &tpl, size_t i, Y... args) {
    callFunNth<0>(tpl,i, args...);
}

int main() 
{
    using T1 = int;
    namespace mpi = boost::mpi;
    //Several instantiations of boost::mpi::reduce algorithm I am interested in
    auto algs = make_tuple(boost::bind((void (*)(const mpi::communicator&, const T1*, T1, T1*, std::plus<T1>, int))mpi::reduce<T1, std::plus<T1>>, _1, _2, _3, _4, std::plus<T1>(), _5),
                           boost::bind((void (*)(const mpi::communicator&, const T1*, T1, T1*, mpi::minimum<T1>, int))mpi::reduce<T1, mpi::minimum<T1>>, _1, _2, _3, _4, mpi::minimum<T1>(), _5),
                           boost::bind((void (*)(const mpi::communicator&, const T1*, T1, T1*, std::minus<T1>, int))mpi::reduce<T1, std::minus<T1>>, _1, _2, _3, _4, std::minus<T1>(), _5)
                          );

    //Iterate through the tuple and call each algorithm
    for(size_t i=0; i < std::tuple_size<decltype(algs)>::value;i++)
        callFun(algs, i, /*actual arguments to each algorithm*/);
}

这种方法的问题在于，要让 callFunNth 编译所有提供的参数，必须将类型转换为提供的元组内所有函数的参数，这严重限制了所述函数的异构性并迫使人们使用 std::bind 或 boost::bind 来解决这个问题。

当类型可以相互转换时，可以编写以下内容:

template <typename T, typename U>
void fja(T x, U y) { 
    std::cout << x << std::endl;
}
auto funs = std::make_tuple(fja<int,std::string>, fja<double,std::string>, fja<char,std::string>);
callFun(funs, 2, 'a', "Char");
callFun(funs, 1, 2.45, "Decimal");
callFun(funs, 0, 1, "Integer");

并将“a”、“2.45”和“1”分别发送到标准输出

Answer 1

您应该将函数对象存储为 std::vector<std::function<const boost::mpi::communicator&, const T1*, int, T1*, int>> 。管理起来更加容易。

如果您必须使用函数元组，请参见下文。

---

C++ 标准库非常需要编译时 iota .

如果您需要使用相同的参数调用所有函数，这里有一个替代方法。首先我们构造可变参数整数列表 integers<0, 1, 2, ..., n-1> (复制自 https://github.com/kennytm/utils/blob/master/vtmp.hpp ):

template <size_t... ns>
struct integers
{
    template <size_t n>
    using push_back = integers<ns..., n>;

};

namespace xx_impl
{
    template <size_t n>
    struct iota_impl
    {
        typedef typename iota_impl<n-1>::type::template push_back<n-1> type;
    };

    template <>
    struct iota_impl<0>
    {
        typedef integers<> type;
    };
}

template <size_t n>
using iota = typename xx_impl::iota_impl<n>::type;

然后我们直接使用解包操作:

template <typename... T, size_t... ns, typename... Y>
void call_all_impl(const std::tuple<T...>& funcs,
                   const integers<ns...>&,
                   Y... args) {
    __attribute__((unused))
    auto f = {(std::get<ns>(funcs)(args...), 0)...};
}

template <typename T, typename... Y>
void call_all(const T& funcs, Y&&... args) {
    call_all_impl(funcs,
                  iota<std::tuple_size<T>::value>(), 
                  std::forward<Y>(args)...);
}

例如，

int main() {
    call_all(std::make_tuple([](int x, double y){ printf("1: %d %g\n", x, y); },
                             [](double x, int y){ printf("2: %e/%d\n", x, y); },
                             [](int x, int y){ printf("3: %#x %#x\n", x, y); }),
            4, 9);
}

打印

1: 4 9
2: 4.000000e+00/9
3: 0x4 0x9

---

A slight modification can make it call just the i-th argument selected at runtime.

template <typename... T, size_t... ns, typename... Y>
void call_one_impl(const std::tuple<T...>& funcs, size_t which,
                   const integers<ns...>&,
                   Y... args) {
    __attribute__((unused))
    auto f = {(ns == which && (std::get<ns>(funcs)(args...), 0))...};
}

template <typename T, typename... Y>
void call_one(const T& funcs, size_t which, Y&&... args) {
    call_one_impl(funcs, which,
                  iota<std::tuple_size<T>::value>(),
                  std::forward<Y>(args)...);
}

例如，

int main() {
    auto t = std::make_tuple([](int x, double y){ printf("1: %d %g\n", x, y); },
                             [](double x, int y){ printf("2: %e/%d\n", x, y); },
                             [](int x, int y){ printf("3: %#x %#x\n", x, y); });

    call_one(t, 2, 6.5, 7.5);
    call_one(t, 0, 4, 9);
    call_one(t, 1, 5.8, 8);
}

打印

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2: 5.800000e+00/8